Лабораторное занятие 1 – 2. Устройство микроскопа. Правила работы с микроскопом. Изготовление простейших препаратов

Цель: ознакомиться со строением микроскопа, правилами работы с ним, техникой изготовления простейших препаратов, правилами оформления результатов наблюдений.

Материалы и оборудование:микроскоп, предметные и покровные стекла, капельницы с водой и лактофенолом, препаровальные иглы, споры плауна, пыльца мальвы, черешки листа бегонии, листья традесканции.

Строение микроскопа

Микроскоп представляет собой оптико-механический прибор, позволяющий получать сильно увеличенное изо­бражение рассматриваемого предмета, размеры которо­го лежат за пределами разрешающей способно­сти невооруженного глаза. Человек с нормальным зре­нием различает две точки как две или две линии как две, а не одну, лишь в том случае, если расстояние меж­ду ними не менее 100 мкм. Таким образом, разрешающая способность глаза невелика. При работе с микроскопом расстояние между двумя точками или линиями, на котором они не кажутся слившимися, сокращается до десятых долей микрометра. Иными словами, разрешающая способность световых микроскопов в 300–400 раз выше разрешающей способ­ности невооруженного глаз и равна 0,2–0,3 мкм.

Полезное увеличение современных оптических микро­скопов достигает 1400 раз, выявляя при этом мельчай­шие детали строения изучаемого объекта.

В микроскопе различают оптическую и меха­ническую системы.

Оптическая система состоит из трех частей: осветительного аппарата, объектива и окуляра (рис. 1).

Между объективом и окуляром расположен тубус. Все эти части строго центрированы и вмонтированы в штатив, представляющий собой механическую си­стему микроскопа. Штатив состоит из массивного ос­нования, предметного столика, дуги, или тубусодержателя, и подающих механизмов, передвигаю­щих предметный столик в вертикальном направлении.

А

Б

Рис. 1. Устройство светового монокулярного (А)

и бинокулярного (Б) микроскопа:

1 – окуляры; 2 – бинокулярная насадка; 3 – винт крепления насадки; 4 – револьверное устройство; 5 – объективы; 6 – винтовой упор (ограничитель перемещения предметного столика при фокусировке; 7 – предметный столик; 8 – рукоятка перемещения предметного столика в двух взаимно–перпендикулярных направлениях; 9 – рукоятка грубой фокусировки; 10 – рукоятка точной фокусировки; 11 – коллектор в оправе; 12 – основание микросокопа; 13 – конденсор; 14 – винт крепления конденсора; 15 – препаратоводитель

Осветительный аппарат представлен конден­сором с ирисовой диафрагмой и осветителем с галогеновой лампой накаливания. Конденсор располагается в кольце под столиком микроскопа. Он состоит из двух или трех линз, вставленных в ци­линдрическую оправу. Кон­денсор служит для наилуч­шего освещения изучаемого препарата. Фронтальная линза конденсора должна быть установлена на уровне предметного столика микроскопа или несколько ниже его.

В нижней части конден­сора находится ирисовая диафрагма. Она представ­ляет собой систему много­численных тонких пласти­нок («лепестков»), подвиж­но укрепленных в круглой оправе. С помощью регулировочного кольца можно изме­нять размеры отверстия ди­афрагмы, которое всегда сохраняет центральное по­ложение. Этим регулируется диаметр пучка света, иду­щего от лампы в конден­сор. Под диафрагмой укреп­лено кольцо, в которое вставляется светофильтр, обычно из матового стекла.

Встроенный в основание микроскопа осветитель включает коллектор в оправе, который ввинчивается в отверстие основания, и держатель галогеновой лампы накаливания 6В, 20Вт. Включение осветителя осуществляется с помощью выключателя, расположенного на задней поверхности основания микроскопа. Вращая диск регулировки накала лампы, расположенный на боковой поверхности основания микроскопа слева от наблюдателя, можно изменять яркость накаливания лампы.

Пройдя через конденсор и преломившись в его лин­зах, лучи, идущие от источника света, освещают препарат, лежащий на столике микроскопа, проходят сквозь него, и далее в виде расходящегося пучка входят в объ­ектив.

Частично закрывая нижнюю линзу конденсора, диаф­рагма задерживает боковые лучи, благодаря чему полу­чается более резкое изображение объекта.

Объектив представляет собой наиболее важную часть оптической системы. Он состоит из нескольких линз, вправленных в металлическую гильзу. Объективы с боль­шими увеличениями включают 8–10 линз и более. Объ­ектив дает изображение объекта с обратным расположе­нием частей. При этом он выявляет («разрешает») структуры, недоступные невооруженному глазу, с большими или меньшими подробностями в зависимости от качества объектива. Изображение строится объективом в плоскости диафрагмы окуляра, расположенного в верх­ней части трубы (тубуса) микроскопа. Оптические свой­ства объектива зависят от его устройства и качества линз. Наиболее сильные объективы дают 120-кратные увеличения. На лабораторных занятиях обычно работают с объективами, уве­личивающими в 4, 20, 40 раз.

Большое значение при работе с микроскопом имеет рабочее расстояние объектива, т. е. расстояние от ниж­ней (фронтальной) линзы объектива до объекта (до верхней поверхности предметного стекла). У объективов с 40-кратным увеличением это расстояние равно 0,6 мм. Поэтому желательно пользовать­ся покровными стеклами, толщина которых меньше ра­бочего расстояния. Нормальная толщина покровного стекла 0,17–0,18 мм.

Окуляр устроен значительно проще объектива. Некоторые окуляры состоят лишь из двух линз и диаф­рагмы, вставленных в цилиндрическую оправу. Верхняя (окулярная) линза служит для наблюдения, нижняя («коллектив») играет вспомогательную роль, фокусируя изображение, построенное объективом. Диафрагма оку­ляра определяет границы поля зрения.

На нижнем конце тубусодержателя укреплено револьверное устройство – вращающийся диск с гнездами, имеющими нарезку для ввинчивания объективов. Ход винтовой нарезки гнезд револьверного устройства и объективов стандартизован, поэтому объективы подходят к микроскопам разных моделей. Тубусодержатель неподвижно соединена со штативом.

Микроскоп сконструирован так, что препарат распо­лагается между главным фокусом объектива и его двойным фокусным расстоянием. В трубе микроскопа, в плоскости диафрагмы окуляра, находящейся между главным фокусом и оптическим центром верхней линзы окуляра, объектив строит действительное увеличенное обратное изображение предмета. Действуя как лупа, верхняя линза или система линз окуляра дает мнимое прямое увеличенное изображение. Таким образом, изо­бражение, которое получается с помощью микроскопа, оказывается дважды увеличенным и обратным по отношению к изучаемому предмету (рис. 2). Общее увеличе­ние микроскопа при нормальной (160 мм) длине тубуса равно увеличению объектива, умноженному на увеличе­ние окуляра.

Квадратный предметный столик имеет в центре отверстие, в ко­торое входит верхняя часть конденсора. Предметный столик вместе с препаратом можно передвигать вперед назад. Современные микроскопы также снабжены препаратоводителем, с помощью которого препарат можно передвигать вперед назад по предметному столику. Для этого служат два винта, располо­женные на оси справа

Рис. 2. Ход лучей в микроскопе:

АВ – предмет; O₁ – объектив микроскопа, который дает увеличенное обратное и действительное изображение предмета A₁B₁. Изображение предмета лежит в фокальной плоскости F₂ окуляра микроскопа О₂, через который оно рассматривается, как в лупу. В фокальной плоскости F₃ хрусталика глаза О₃ получается действительное изображение предмета А₂В₂. Возможно и такое расположение O₁ и О₂, когда A₁B₁ располагается между F₂ и О₂

под предметным столиком. С помощью верхнего винта передвигают предметный столик, а с помощью нижнего – препарат.

Передвижение препарата с объектом для наведения резкости осуществляется при перемещении предметного столика, который подвижно соединен с тубусодержателем. С помощью подающих механизмов его можно передвигать по вертикали (вверх – вниз) для наведения на фо­кус. У большинства современных микроскопов эти меха­низмы (винты) укреплены в основании тубусодержателя.

Грубая фокусировка осуществляется с помощью макрометренного винта (кремальеры). Тон­кая фокусировка осуществляется микрометренным вин­том. На барабане микрометренного винта нанесены деления. Передвижение на одно деление соответствует подъему или опусканию трубы на 2 мкм. При полном обороте винта труба передвигается на 100 мкм.

Механизмы макрометренной и особенно микрометренной подачи изготовляются очень точно и требуют осто­рожного обращения. Вращать винты следует плавно, без рывков и применения силы.